一种管道热处理工艺的制作方法

本发明涉及管道加工工艺技术领域，特别涉及一种管道热处理工艺。

背景技术：

根据管道弯曲的加工方式不同，可分为冷弯管和热煨弯管，冷弯管是对成品管直接施力弯曲达到设计要求的角度；而热煨弯管是对钢管加热，继而进行弯曲变形，达到设计要求的弯曲角度，由于热加工过程可以有效的降低弯曲变形对钢管性能的影响，因而热煨弯管更适合于较大角度弯管的制造，应用范围更加广泛。

现有技术中，采用冷弯管工艺存在的限制在于，弯曲半径应为管道直径的两倍以上，例如，当管道直径为10mm时，折弯90度所能达到的最小弯曲半径约为20~30mm，当管道直径为20mm时，折弯90度所能达到的最小弯曲半径约为40~50mm；即管径越大，折弯时所能达到的最小弯曲半径越大。此外，管道弯曲加工还受弯曲短边长度影响，短边长度较短，由于受弯管机及夹持工具的影响，无法实现弯曲加工。

但是一些特种设备中，尤其是车载特种设备，例如压裂车等，由于上装布局的限制，过大的弯曲半径会占据过多空间，采用管径较少的管又无法满足介质输送要求。因此，此类设备需要一种管径相对较大，弯曲半径相对较小的弯管，并且弯管的短边长度往往较短，加工困难。现有冷弯管和热煨弯管均无法生产此类管道，现有技术大多采用铸造和焊接的方法来生产此类管道，采用铸造法由于其开模困难，需从中轴线处分开铸造，然后进行焊接精加工等，其成品率极低，生产成本十分高，采用分段焊接法，需要准确下料，以便使各个小段连成符合要求的弯管，加之焊接极易存在未焊透等材料缺陷，其报废机率较大，耗时耗力，适合单个弯头的零时下料加工。

常规管道由于受弯管设备限制，短边长度较短无法折弯，并且小的折弯半径会造成外侧管壁变薄20%以上，无法满足使用要求，现有技术中也鲜有小弯曲半径管道的折弯工艺，尤其是结合冲压进行的管道热处理工艺，以缩小管材的折弯半径，并满足壁厚及强度要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种管道热处理工艺，旨在解决：

本发明采用的技术方案如下：

一种管道热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：管材下料，将管材原材料按下料长度截取完成下料；

步骤二：管材预弯曲，将下料管材在450℃的电炉中进行高温回火处理，之后再进行折弯，折弯后较短的一边为短边；

步骤三：修弯冲压，将管材放在冲压底座上；选择修弯组件，对管材短边弯曲处进行冲压，缩短冲压后管材的弯曲半径；

步骤四：正火处理，弯曲成型之后的管材在800℃的电炉中电炉中保温1~2小时，之后进行空冷；

步骤五，管咀冲压成型，用扩咀组件冲压管材短边，将管材短边扩口至预设尺寸；用台阶冲头继续冲压管材短边，管材短边环形凸起；用咀成型组件再次冲压管材短边的环形凸起，使管材环形凸起升高，完成冲压成型；

步骤六：渗碳淬火，将管材升温至900℃进行渗碳淬火处理，其中淬火冷却时淬火油油槽搅拌处于关闭状态；

步骤七：高温回火，冲压后，将管材置于500℃的电炉中保温1~2小时，之后进行空冷。

进一步的，所述步骤六中所采用的淬火油为超速淬火油，超速淬火油在40℃下的运动粘度为13~21mm2/s。

进一步的，所述步骤六中采用的超速淬火油在整个渗碳淬火处理过程中的淬火油温为20~80℃。

进一步的，步骤三中所述冲压底座包括支撑座、弯管模具和定位槽，所述弯管模具固定在支撑座上，所述弯管模具上端开有弯管型槽；所述修弯组件包括修弯冲座、修弯模具、修弯内冲头和第一定位柱，所述修弯内冲头固定于修弯冲座上，所述修弯模具端面开有冲头孔和半圆形槽，所述修弯内冲头穿过所述冲头孔，所述半圆形槽轴线方向与冲头孔轴线正交相贯，且相贯处为圆弧；所述修弯冲座还固定有两根第一定位柱，所述修弯模具还开有两个定位孔，所述第一定位柱穿过所述定位孔。

进一步的，步骤五中所述扩咀组件包括扩咀冲座,、扩咀壳体、扩咀内冲头和第二定位柱，所述扩咀壳体套设在扩咀内冲头上，所述扩咀内冲头为圆柱台阶结构，其前端设有环形凸起。

进一步的，步骤五中所述咀成型组件包括成型冲座、成型壳体、成型内冲头和第三定位柱，所述成型壳体套设在成型内冲头上，所述成型内冲头包括柱芯，所述柱芯外侧设有导向冲套，所述导向冲套内径大于柱芯直径，且所述导向冲套内径前端设有倒角。

本发明的有益效果是：

本发明采用热处理结合冲压的方案，实现了小弯曲管道的加工，加工后管道弯曲处变薄量较小，厚度满足要求；冲压前采用高温回火，减少管材内部产生的内应力，提高管材的塑形和韧性，改善其冲压性能；并且冲压加工有管咀，管咀便于管道使用时安装，增强管道强度，并且可以减少冲压后淬火渗碳时，防止管道受热产生变形量过大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的工艺流程示意图；

图2是本发明修弯冲压相关组件结构示意图；

图3为本发明修完冲压时部件内部结构示意图；

图4为本发明的修弯模具底部结构示意图；

图5为本发明扩咀冲压相关组件结构示意图；

图6为本发明不含扩咀壳体的扩咀组件的结构示意图；

图7为本发明扩咀冲压时部件内部结构示意图；

图8为本发明不含成型壳体的咀成型组件的结构示意图；

图9为本发明咀成型冲压时部件内部结构示意图；

图10为处理之后的管材结构示意图。

图中，1、冲压底座；1-1、支撑座；1-2、弯管模具；1-3、定位槽；2、修弯组件；2-1、修弯冲座；2-2、修弯模具；2-3、修弯内冲头；2-4、第一定位柱；3、冲头孔；4、半圆形槽；5、定位孔；6、扩咀组件；6-1、扩咀冲座；6-2、扩咀壳体；6-3、扩咀内冲头；6-4、第二定位柱；7、咀成型组件；7-1、成型冲座；7-2、成型壳体；7-3、成型内冲头；7-4、第三定位柱；7-5、柱芯；7-6导向冲套。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

下面将结合附图对本发明一种管道热处理艺进行详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种管道热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：管材下料，将管材原材料按下料长度截取完成下料；

步骤二：管材预弯曲，将下料管材在450℃的电炉中进行高温回火处理，之后再进行折弯，折弯后较短的一边为短边；步骤二的目的在于消除下料及弯曲过程中管材内部产生的内应力，提高管材的塑形和韧性，改善其冲压性能。

步骤三：修弯冲压，如图2和图3所示，将管材放在冲压底座上；选择修弯组件，对管材短边弯曲处进行冲压，缩短冲压后管材的弯曲半径；

步骤四：正火处理，弯曲成型之后的管材在800℃的电炉中电炉中保温1~2小时，之后进行空冷；步骤四可以使管材的材料组织均匀，增加强度和韧性。

步骤五，管咀冲压成型，如图5-7所示，用扩咀组件冲压管材短边，将管材短边扩口至预设尺寸；用台阶冲头继续冲压管材短边，管材短边环形凸起；用咀成型组件再次冲压管材短边的环形凸起，使管材环形凸起升高，完成冲压成型；

步骤六：渗碳淬火，将管材升温至900℃进行渗碳淬火处理，其中淬火冷却时淬火油油槽搅拌处于关闭状态；具体的，所采用的淬火油为超速淬火油，超速淬火油在40℃下的运动粘度为13~21mm²/s；超速淬火油在整个渗碳淬火处理过程中的淬火油温为20~80℃；

淬火冷却时油槽搅拌处于关闭状态，即采用淬火冷却时不进行油槽搅拌的方式，冷却期间即使油温升高，也能满足所规定淬火油温为20～80℃的要求，不影响制件的淬火质量，也可将冷却速度减缓，可以使管道受热变形得到较大改善。

需要具体说明的是，步骤六中所用的淬火油为超速淬火油，40℃下运动粘度为13～21mm²/s，相对快速淬火油运动粘度21～29mm²/s和普通淬火油运动粘度15～35mm²/s小很多，也就是说同等条件下，该超速淬火油淬火烈度大，即冷速快。冷速过快，所产生的热应力大，同时，制件各部位组织转变的不同时性表现的更为明显，组织应力也大。而且，搅拌能提高淬火冷却介质在的淬火烈度，即冷却能力，况且，更换淬火油成本高，不经济也不存在更好的淬火油进行替换，正是基于此，本实施例中采用淬火冷却时不进行油槽搅拌的方式，冷却期间即使油温升高，也能满足航标所规定淬火油温为20～80℃的要求，不影响制件的淬火质量，也可将冷却速度减缓。

步骤七：高温回火，冲压后，将管材置于500℃的电炉中保温1~2小时，之后进行空冷。

如图2所示，步骤三中的冲压底座1包括支撑座1-1、弯管模具1-2和定位槽1-3，所述弯管模具1-2固定在支撑座1-1上，弯管模具1-2上端开有弯管型槽；

更具体的，如图2所示，步骤三中的修弯组件2包括修弯冲座2-1、修弯模具2-2、修弯内冲头2-3和第一定位柱2-4，具体的，修弯内冲头2-3固定于修弯冲座2-1上，如图4所示，修弯模具2-2端面开有冲头孔3和半圆形槽4，修弯内冲头2-3穿过修弯模具2-2上的冲头孔3，所述半圆形槽4轴线方向与冲头孔3轴线正交相贯，且相贯处为圆弧；此外，修弯冲座2-1还固定有两根第一定位柱2-4，修弯模具2-2还开有两个定位孔5，修弯冲座2-1的第一定位柱2-4穿过定位孔5，并且第一定位柱2-4的末端插入到弯管模具1-2上的定位槽1-3中。

步骤三具体包括以下工序：首先将预弯曲好的管材（弯曲半径较大）放在弯管模具1-2上端的弯管型槽内，然后将修弯模具2-2放在弯管模具1-2上部，并将修弯冲座2-1下部的修弯内冲头2-3和第一定位柱2-4分别插入冲头孔3和定位孔5中，其中第一定位柱2-4末端插入冲压底座1的定位槽1-3内，如图3所示，下压弯冲座2-1，管材在修弯组件2-3、修弯模具2-2和弯管模具1-2的共同挤压下，完成小弯曲半径管材的弯曲。需要特别说明的是，在其与实施方式中，根据弯曲半径的要求，可选择不同型号的修弯组件2-3、修弯模具2-2和弯管模具1-2配合使用，完成不同直径管材，不同弯曲半径的要求。

如图5和图6所示，步骤五中扩咀组件6包括扩咀冲座6-1,、扩咀壳体6-2、扩咀内冲头6-3和第二定位柱6-4，其中扩咀壳体6-2套设在扩咀内冲头6-3上，具体的，扩咀内冲头6-3为圆柱台阶结构，其前端设有环形凸起。具体的扩咀壳体6-2上也开设有扩咀内冲头孔和定位孔，如图7所示，其中扩咀内冲头孔为台阶型孔，用于容纳扩咀内冲头。

更具体的，如图7所示，扩咀组件6将弯曲管材短边扩口至需求尺寸；为下一工序管咀冲压做准备。

如图9所示，步骤五中的咀成型组件7包括成型冲座7-1、成型壳体7-2、成型内冲头7-3和第三定位柱7-4，其中成型壳体7-2套设在成型内冲头7-3上，具体的成型壳体7-2上也开设有成型冲头孔和定位孔，如图8所示，其中成型冲头孔也为台阶型孔，用于容纳成型内冲头7-3。

如图8所示，成型内冲头7-3包括柱芯7-5，柱芯7-5外侧设有导向冲套7-6，并且导向冲套7-6内径大于柱芯7-5直径，导向冲套7-6内径前段设有倒角，用于管咀成型时，进行管道短边冲压导向，防止短边变形，利于管咀的冲压成型。如图10所示，为冲压后的管材形状；具体冲压方法可参考步骤三。

本发明采用热处理结合冲压的方案，实现了小弯曲管道的加工，加工完成后，进行弯管处切割，用尖头千分尺测量弯管处管壁厚度，其变薄量为6%，符合规范要求的变薄量20%以内要求，即加工后管道弯曲处变薄量较小，厚度满足要求；并且冲压加工有管咀，管咀便于管道使用时安装，增强管道强度，并且淬火时，防止可以管道受热产生变形量过大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。